آشكارسازي مقاوم عيب با تلفيق باندگراف و مشاهده گر ورودي نامعلوم

A new robust fault detection method based on combination of bond graph and unknown input observer

در اين مقاله به طراحي يك سيستم آشكارساز عيب مقاوم با تلفيق باندگراف و مشاهده­ گر ورودي نامعلوم پرداخته شده است. روش پيشنهادي يك سيستم آشكارساز عيب دو مرحله­ اي بوده كه در هر مرحله برخي معيارهاي مطلوب يك سيستم تشخيص عيب در نظر گرفته مي ­شود. در مرحله اول، مبتني بر مدل باندگراف، معادلات فضاي حالت بر اساس متغيرهاي انرژي استخراج شده و با استفاده از مشاهده­ گر ورودي نامعلوم حالت­ ها و خروجي­ هاي سيستم به نحوي تخمين زده مي­ شوند كه نسبت به اغتشاشات وارده به سيستم بي­تاثير باشند. سپس با استفاده از فرم روابط تحليلي افزونگي بر حسب خطاي تخمين خروجي كه شامل تاثير عيب بوده و تاثير اغتشاش در آن برطرف شده است به آشكارسازي عيب پرداخته مي­ شود. به منظور آشكارسازي عيب از آستانه تطبيقي استخراج شده از جمله نامعين روابط تحليلي افزونگي بر حسب خطا استفاده مي­ شود. نتايج شبيه­ سازي براي يك سيستم تعليق فعال خودرو نشان­ دهنده عملكرد بسيار مناسب روش پيشنهادي است.

In this paper, a new active robust fault detection method based on combination of bond graph and Unknown Input Observer (UIO) is proposed. The proposed two-stage method will satisfy some desirable criteria of a fault detection system. In the first stage, an UIO based on derived state space representation form from the bond graph model is used to estimate the states and outputs of the system, which are insensitive to disturbances in the system. Then, the obtained Analytical Redundancy Relations (ARRs) are considered based on the output estimation error of the observer, which are sensitive to faults while are robust against the disturbances. This form of residuals is called Error-based Analytical Redundancy Relations (EARRs), which further becomes robust against parametric uncertainties by defining adaptive thresholds on the parameters’ values of bond graph model. Simulation results for an active suspension system are provided to show the great performance of the proposed method.